Mérése a reflexiós spektrumok, transzmittancia, az átláthatóság, lumineszcencia

Science a módszerek fotometria optikai sugárzás áramlások függően hullámhosszon nevezzük spektrofotometriával. Ez magában foglalja a fotometria, spektrometriával és metrológia.

Fotometriás mérések, mint például az áteresztőképességet vagy együttható tükrös visszaverődés viszonylag egyszerű, és azon a tényen alapul, hogy a beeső fénynyaláb injektált minta és szállítására áramot vezetjük át (vagy arról visszaverődő, rendre) a beeső áramlás hiányában minta.

A diffúz reflexiós vagy transzmissziós kell gyűjteni az összes sugarak szétszórva különböző irányokba. Ebben az esetben, mérésére visszaverődés és az áteresztőképesség együtthatókat gyakran használják fotometriai integráló gömb, amelynek diffúz visszaverő fehér belső felületén.

E léggömbök mérésére a fényáram a fényforrástól (sugárforrás kerül a labdát). Kísérlet Az ötlet az, hogy a megvilágítás által termelt többszörös visszaverődés belsejében a labdát egyenletesen elosztva a belső felületek és közvetlenül arányos a teljes fényárammal. Ha bármely ponton a belső felületén a labdát, hogy megvédje a közvetlen sugárzás a forrás, a megvilágítás lesz egyenesen arányos a teljes fényáram. Elvégzése a mérést egymás után egy referencia és egy olyan tesztmintát kapott relatív fénysűrűség lehet kiszámítani fényáramot mintából forrásból.

Spektrometria magában foglalja a különböző spektroszkópiai eszközök, amelyek egy részét a spektrofotométer.

Általában, a spektrofotométer tartalmazza: optikai sugárforrásra, a berendezés a szükséges spektrális időközönként (monokromátor vagy meghatározott szűrők), egy fotodetektor, és a jel érzékelő rendszer. A rögzítési rendszer lehet egycsatornás (általában épül alapján a monokromátor, amelyben lapolvasás forgatásával diffrakciós rács vagy prizma) vagy többcsatornás (pásztázás nem alkalmazzák, és a diszkrét hullámhosszak száma a polikromátor vagy részeinek a folytonos spektrum spektrográfok rögzíti egyidejűleg). Minden modern sorozat spektrofotométerehez monokromátoron között helyezkedik el a fényforrás és a minta, hogy minimálisra csökkentse a fotokémiai tapintás sugárzás.

Mérésekor az abszorpciós spektrumok görbéket általában elő, amelyekben a abszcisszán a hullámhossz vagy a hullámszám, és az ordináta tengely - átláthatóság vagy optikai sűrűséget.

Az egyik fontos tényező, hogy megszüntesse a hibákat spektrofotometriás méréseket a választás egy értéktartomány a mért jel. Ami meghatározó átláthatóság a két jel összehasonlítjuk abszorbancia vagy transzmittancia, fontos, hogy a különbség sokkal nagyobb, mint a zajszintet.

Ahhoz, hogy helyesen határozza meg az értékeket a D és T nagyon fontos figyelembe venni a befolyása a visszavert és szétszórt a minta elemek és világítóberendezések. Ezen kívül a vevő a mért sugárzás hullámhossza mindig ilyen vagy olyan módon, gets visszavert vagy szórt sugárzást optikai eszköz komponensek más hullámhossz (jellemzően legfeljebb a fényforrás). A minimális szintje a szórt fény is spektrofotométerehez felszerelt dupla monokromátorral, különösen a kombinált prizma-rács diszpergáló készülék (típusú Shimadzu mod. UV-365). Azonban, nem szabad hízelgett útlevél nagy kapacitású eszközök (legújabb tartományban jellemzi optikai sűrűség max D = 5). Ha nem minden intézkedést megtesznek, hogy a hatását minimalizáljuk a mellékhatások (szórt) fény által elfogadott monokromátor adott hullámhosszon, ahol az objektum vizsgálat alatt nem szívja a mért értékek az optikai sűrűség és az átláthatóság sem áll távolabb az igazságtól.

Az aránya a szórt fény (i) különösen magas, hogy a spektrális régiója a mérést, ha alacsony érzékenysége a fotodetektor, vagy a forrás fényerő, ami a legkifejezettebben során intenzív abszorpciós sáv regisztráció. A mért optikai sűrűség D B regB kisebb, mint a valódi D:

Fényszórás az ömlesztett és a felszínen a minták és azok fotolumineszcencia, bevezetni további torzulást a megfigyelt abszorpciós spektrumok. A fényszórás minta torzulást a spektrumok és a helytelen meghatározzuk az optikai sűrűség értékeket.

Mérése lumineszcencia spektrumok

Ellentétben a fluoreszcens spektroszkópia más spektroszkópiai módszerek, áll az a tény, hogy a felvett spektrális függés függvényében két változó - a gerjesztési hullámhossz l B eXB és emissziós hullámhossz l B Emb. Ha l B eXB állandó értéken tartjuk, és az l B EMB beolvasott, a mért fluoreszcencia spektrum I (l B EMB) (spektrális függését intenzitása a fluoreszcens emisszió a hullámhossz). Ha olvas l B eXB állandó l B EMB. a kapott fluoreszcencia gerjesztési spektrum I (l B eXB) (spektrális függősége a fluoreszcencia gerjesztési hatékonysága a hullámhossz). A grafikus szemléltetése emissziós spektruma (vagy gerjesztési) fluoreszcens a vízszintes tengelyen a hullámhossz (a nanométer) vagy hullámszám (cm-ben P -1 P), és az ordináta tengely - fluoreszcencia intenzitás I B FLB (tetszőleges egységekben). Ha az optikai abszorpciós a fény kellően kicsi, és a spektrális eloszlása ​​a gerjesztő fény tartják a helyes, a gerjesztési spektruma hasonló alakúak, mint a abszorpciós spektrum.

A folyékony oldatok az egyes szerves molekulák általában alkotnak fluoreszcencia emissziós spektrumát független a gerjesztési hullámhossz. Forma szalag valódi molekuláris oldat a fluoreszcencia spektrumot, a legtöbb esetben tükröző szimmetrikus a legtöbb hosszú hullámhosszú abszorpciós sáv. Általában ezek a csíkok perekryvyutsya egymással egy bizonyos spektrális tartományban.

Amikor izgatott a nagyon hosszú hullámhosszú szélén a abszorpciós spektrum, fluoreszcens spektrumát szilárd molekuláris oldatok tapasztal elmozdulás.

Annak vizsgálatára, a fény spektrális eloszlását kibocsátott A mintába spektrométerek. Ezek az eszközök is mérni változását az emissziós intenzitást hullámhossz függvényében gerjesztési (fluoreszcencia gerjesztési spektrumok).

Spektrofluoriméter áll a következő eszközök: forrása gerjesztő fény; Készülék izolálására spektrális időközönként lumineszcencia gerjesztési és regisztráció (a legsokoldalúbb készülékek monokromátorral); fotodetektor elektronikus jel rögzítő rendszer.

Az átviteli monokromátor és fotodetektor érzékenységének függő hullámhosszon. Ezért, hogy megkapjuk a valódi eloszlását relatív intenzitásokat a fluoreszcencia spektrumok mért áram függvényében a hullámhossz a fotodetektor kell igazítani a kalibrálási funkciót (spektrális érzékenysége az eszköz). Ellenkező esetben a mért spektrális eloszlása ​​nem tükrözi a valós spektrumát fluoreszcencia. A legtöbb modern spektrométer korrekció spektrumok automatikusan. A kapott spektrumok különböző eszközök, minden esetben nem lehet összehasonlítani, ha nem biztos, hogy vannak beállítva, hogy a spektrális érzékenységét a berendezés.

Spektrofluorimetria különlegessége az, hogy a fluoreszcencia emissziós fordul elő a belső térfogatát a minta izotrop és terjed minden irányban (a teljes szilárd szög 4 p). Feltételek gyűjtésének ennek a sugárzásnak a fotodetektor és geometriai forma minták erősen befolyásolja az intenzitást a detektált fluoreszcencia spektrumok. Megsértése izotrópia feltételeket az optikai útvonalat, vagy a minta vezethet változást a spektrális alakját.

A fluoreszcencia egy rendkívül érzékeny módszer. Ezért erős torzulás a spektrumok okozhatják fényszórás a mintában, és (vagy) a bennük még kis mennyiségű szennyeződés. Szennyező vezethet mind torzítja a valódi hozzájárulását spektrális függése a lumineszcencia és a lumineszcencia intenzitása csökken egészen a teljes leállítás. Bármilyen kompenzáció Ezen hatások vagy a számlájuk mérésével referenciaminták nem tartalmazó lumineszcens vizsgáltuk lehetséges kapcsolatok.

Még a teljes hiánya zavaró tényezők, kísérletileg mért hullámhossz függése nem mindig felel meg a valódi spektrumát fluoreszcencia. Ezek intenzitása függ a geometriai fluoreszcens detektálás rendszer irányához képest a gerjesztő fénysugarat.

Ha a vizsgálati minta optikai sűrűsége alacsony (D <0,1), то интенсивность флуоресценции одинакова в любой точке вдоль пути возбуждающего света через образец. При увеличении оптической поглощательной способности образца интенсивность флуоресценции, регистрируемой под прямым углом, вначале растет, затем ее рост постепенно замедляется и, наконец, падает, поскольку флуоресценция почти перестаёт проходить сквозь основной объем образца. При этом флуоресцирует лишь часть образца, прилегающая к поверхности на которую падает возбуждающее излучение. Регистрация флуоресценции с этой поверхности (регистрация "на отражение") позволяет проводить измерения и в таких условиях. При регистрации "на отражение" наблюдается насыщение роста интенсивности флуоресценции с ростом концентрации флуоресцирующих молекул.

Az ilyen fluoreszcens viselkedést, valamint a geometria a kísérlet miatt két hatás: felszívódását a gerjesztő fény és a fény a belső fluoreszcenciájának a minta térfogata. Az első hatás az úgynevezett belső szűrőhatás és a második - vagy reabszorpció másodlagos felszívódás. Beszéljünk őket részletesen.

belső szűrőhatás megfigyelhető a magas optikai sűrűségét, és abban áll, hogy az intenzitás a gerjesztő fény a minta térfogata távoli fényforrás kisebb, mint a legközelebb a forrás térfogatát. Első minta rétegeket dolgozni, mint egy szűrő, elnyeli a legtöbb gerjesztő fény. Illumination a minta egyenetlenné válik, és a lumineszcencia intenzitása csökken. Még igen nagy koncentrációban a gerjesztő fény elnyelődik szinte teljesen, és a fluoreszcencia csak megfigyelhető egy vékony felületi réteg. Az alakja a fluoreszcencia spektrum nem torzul, és ha elegendően kicsi abszorbanciát a régióban átfedés az abszorpciós spektrumok és a fluoreszcencia vagy a kicsit átfednek. belső szűrőhatás is által okozott fényelnyelő komponensek a minta, beleértve az oldószer (polimer mátrix) és szennyeződések. Torzulása fluoreszcencia spektrumok miatt a belső szűrőt fog bekövetkezni, ha felszívódását ezen összetevők rejlik a spektrális régióban vizsgált fluoreszcencia.

Ha az abszorpciós és a fluoreszcencia spektrumok átfedési és az optikai sűrűséget a minta az átfedési terület nagy, a megfigyelt abszorpciós az intrinzik fluoreszcencia fény fluoreszkáló komponense - reabszorpció vagy másodlagos felszívódás. A hatás a reabszorpció, valamint csökken a fluoreszcencia intenzitás, mindig vezet torzulását az alak a spektrumok. Ebben a törött tükör szimmetria az abszorpciós és a fluoreszcencia spektrumok. Ez azért van, mert a reabszorpció torzulást okoz, a fluoreszcencia spektrumot kizárólag a régióban való átfedését az abszorpciós spektrumot. Ennek eredményeként ezek a torzulások fokozatosan növekvő optikai sűrűségét a minta a szakterületen (például úgy, hogy növeli a koncentráció a fluoreszcens komponens) eltűnik rövidhullámú (többféle fényporok megengedett rezgési szerkezet) része a fluoreszcencia spektrumot. A torzítás nagyobb lesz, minél nagyobb az optikai sűrűség a fluoreszkáló komponense az átfedő spektrumok. Végső soron, a valódi fluoreszcencia spektrum hosszú hullámhosszú farok szerkezet nélküli elhelyezve lényegében a régión kívüli intrinsic felszívódását fluoreszkáló komponense. Spektrális legfeljebb szerkezet nélküli formáció lehet tíz nanométer, hogy előfeszítve az helyzetét a maximális az igazi spektrum.

A jelenséget a reabszorpciója miatt mind a tulajdonságait fluoreszcens anyag és a fluoreszcencia-mérést módszeres jellemzői. Amint a fentiekben említettük, a lumineszcenciás kvantumhatásfok mindig kisebb, mint az egység és egy része által elnyelt fény a molekula fogyasztják nonradiatively. Ez azt jelenti, hogy minden egyes aktus másodlagos felszívódás egy foton fluoreszcencia intenzitás a fluoreszcencia emissziós tovább csökken. Másrészről, az izotrop közegben molekulák bocsátanak ki fluoreszcenciát teljes térszöge 4 o. Míg a technikai lehetőségek fluorométer lehetővé gyűjteni fény egy fotodetektor szilárd szögben oldattal 30 P 0 P P -40 P. arról csak körülbelül 10% -a a teljes kibocsátási. Figyelembe véve a fény szöge gyűjtemény és az a tény, hogy minden egyes másodlagos felszívta egy foton lumineszcencia molekula bocsát ki, hogy hatálya integrált intenzitása határozza meg kvantumhasznosítási, akkor könnyen belátható, hogy több mint tízszeres csökkenteni másodlagos emissziós minden esemény rögzített fluoreszcencia intenzitást.

Látszólagos alakjának változása a spektrumok és spektrális eltolódások miatt triviális értelemben reabszorpció naiv kutató jól értelmezhető strukturális változások miatt a mintában. Például, expressziója reabszorpciója lehet értelmezni, mint az építmény az érzékenyített fluoreszcencia eredményeként energia transzfer a donortól az akceptor vagy hibásan tulajdonított kialakulását excimers. Ezért mindig meg kell jegyezni, hogy az intenzitás a torzítás és alakja a fluoreszcens spektrumát a sávok elhanyagolható csak akkor, ha az optikai sűrűség a minta az átfedő régióban az abszorpciós spektrum a fluoreszkáló komponense a spektrum az emissziós (lehetőség van hívja ezt a számot „optikai vastagsága” a minta) nem haladja meg a során fluoreszcencia mérések 0,01-0,05 értékeket. Ha az ilyen optikai sűrűség alig nyilvánul és a belső szűrő hatás. Követelmények ez a tényező a szennyeződések nem olyan nehéz, ha meg szeretné mérni csak az alakja a fluoreszcencia spektrumok nem az intenzitása, és a felszívódást szennyeződések hiányzik a fluoreszcencia sávban. A mérési lumineszcencia kvantumbozama a szennyező tényező számviteli igényeinek.

Mint látható, a megfelelő mérési lumineszcencia spektrumok csak akkor lehetséges, alacsony optikai sűrűséget. Kiválasztása a kívánt értéket az optikai sűrűség csökkentve lehetséges koncentrációjának lumineszcens komponensek a képet, vagy azáltal, hogy csökkenti a réteg vastagsága. Azonban az utóbbi esetben ez nem mindig lehetséges, hogy megszüntesse a megnyilvánulása fejt ki. A vékony réteg oldatot (1 mm vastag), amelynek az optikai sűrűsége körülbelül 0,04 határozottan megfigyelhető hatást reabszorpció. Megszüntetése a teljes belső visszaverődés hatása csökken csak a felét. A legjobb hatást úgy kaptuk meg, korlátozza a keresztirányú méretei a gerjesztő fény. Ebben az esetben azt tapasztaltuk, hogy tízszeres csökkenés újrafelszívódását hozzájárulás gyakorlatilag arányos csökkenést a gerjesztő területen. Ez a jelenség azzal magyarázható, a hangerő fluoreszcencia reabszorpció mentén terjedő az abszorbens réteg (merőleges irányban, hogy az izgalmas fény). Csökkenő vastagsága szerepének újrafelszívódását miatt teljes belső visszaverődés.

1. Mi az úgynevezett spektrofotometriás?

2. Végezzük el a fényáteresztő és reflexió?

3. Ismertesse a munka integrálása fotometriai golyót.

4. Mik az összetevők spektrofotométer?

5. Mi kell figyelembe venni a megfelelő optikai sűrűség és az átláthatóság a közeg?

6. Mi a különbség a fluoreszcencia spektroszkópiával a többi spektrális technikák?

7. Melyek a fő elemek spektrofluorométerbe?

8. Milyen hatása van a belső szűrő?